JP2004012200A - X-ray tomograph - Google Patents

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JP2004012200A
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Japanese (ja)
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Yasuo Shinohara
篠原 康雄
Minoru Tanaka
田中 稔
Kenichi Katagai
片貝 賢一
Tatsuo Miyazawa
宮澤 達雄
Masanobu Tamai
玉井 正信
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray tomograph for adjusting a location of an object to be tested in the direction other than rotational and vertical directions of a rotation table while X rays are radiated, identifying an observed region of the tested object, picking up a projected image of the object to be tested as a position after a location adjustment is maintained and having a micromotion means for not influencing concentricity of an air bearing if the air bearing is used for a rotation base. <P>SOLUTION: The X-ray tomograph is provided with the rotation base for mounting the object to be tested 7 between an X-ray source and a two-dimensional detection means for picking up the projected image of the tested object and having a rotational axis perpendicular to a normal from an X-ray focus to a light receiving face of the two-dimensional detection means; a vertical direction micromotion mechanism for adjusting a location of the rotation base in the vertical direction. The micromotion means 9 has a horizontal direction micromotion location adjustment mechanism for adjusting a location of the rotation base on a surface perpendicular to the rotational axis. While the rotation base rotates and the projected image of the object to be tested 7 is picked up, a drive source 13 of the micromotion means 9 is wholly isolated from the rotation base. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、X線を用いて被検査体の内部構造を検査するX線断層撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子等の研究開発分野では、微小被検査体内部に存在するひび割れや断線等を検査するため非破壊3次元分析が要求されている。その手法のひとつとして用いられる方法としてX線を用いた断層撮像方法がある。X線断層撮像装置(X線CT装置)は、例えば、X線源(X線管等から構成されるX線発生装置)と、このX線源よりX線焦点を経て被検査体にコーンビーム状に照射されて透過したX線を検出する二次元検出手段と、この二次元検出手段との間に被検査体を載置すると共にX線焦点からこの二次元検出手段の受光面に降ろした垂線に直交する回転軸を備え設定に基づく角度変位ピッチで回転する回転基台部を有するマイクロフォーカスX線CT装置などがある。被検査体の透過X線を二次元検出手段により撮像しディジタル化された各角度位相毎の複数の画像データ(投影データ)等として処理し、これら各画像データより内部構造データを再構成することによって被検査体内部を検査及び観察等行う如くする。
【0003】
例えば、X線源と二次元検出器の間で被検査体を回転させるマイクロフォーカスX線CT装置において、A4サイズ程度の大きさの投影像を検出する能力を有する二次元検出手段によって、回転基台部の回転テーブル上に載置された例えば15×15mm、厚さ1mmほどの微小な被検査体を旋回させX線を照射して150倍前後の拡大視野で再構成できる被検査体の領域は、被検査体内部空間の回転軸近傍の1mm2程度である。この部位を通常は再構成のための投影データ取得以前に拡大透視しつつ探査する必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来、被検査体を把持し回転する被検査体回転機構全体を垂直方向へ位置調整する機構は用いられていたが、被検査体回転テーブル上に搭載された回転軸に直交する平面上の微動テーブルは無かった。したがって、コーンビーム状のX線を用いたシングルスキャン方式で被検査体を回転させ全周方向から投影データを取得するとき、上記特定部位が被検査体の端に位置する場合、その特定部位の投影像が二次元検出手段の視野外へはみ出さないようにするために、拡大率を犠牲にし被検査体とX線焦点の距離を離さなければならなかった。さらに投影像が二次元検出手段の視野内に入ったとしても、前記特定部位が被検査体の回転軸近傍には無いので再構成される画像の劣化が生じるという不都合があった。
【0005】
上述の場合、被検査体の特定部位が被検査体内部の偏った位置にあることが判明した段階で、X線照射を停止しシールドカバーの電離放射線遮蔽窓を開け、図8に示すように、手作業で被検査体把持機構と被検査体の相互位置を調整すれば、前記特定部位を被検査体回転軸近傍へ移動させることは可能である。極僅かな位置調整を行うこの作業は多大な時間を浪費する。
【0006】
また、図8に示すように、X線吸収係数の高い部位が被検査体内部で複数個整列している場合、照射X線上に重なった部分についてはその部位をX線が透過せず正確な投影データを得ることができない。特定部位が平板状の被検査体厚さ方向で段重ねになっており、その一部分を抜き取って拡大したい場合など、平板を傾けたりあおったりすることができれば、投影データを取得すべき部位を透視しつつ特定することが容易になる。また傾けたりあおったりした姿勢のまま投影データを取得すれば、再構成計算以前に投影像の上下の端面として保存すべきデータから削除することも可能で、再構成画像の品質向上が図れる。
【0007】
また、回転基台部の回転軸受けとして回転基台部機構全体を支持し滑らかに回転して微小角度変位制御できるものとして空気軸受けを選択して用いた場合、この空気軸受けの回転部は実際には薄い空気膜の上に浮かんでいて、回転軸のラジアル方向荷重に比例して回転軸が偏芯する。したがって、空気軸受けの回転テーブル上にはラジアル方向荷重を発生させる機構の使用は避けなければならない。また、360°以上旋回させることを許容する上でも回転テーブル上に外部と繋がった配線は施すべきではないが、このような要求機能を満たす機構の微動手段は提案されていなかった。
【0008】
本発明は、斯かる点に鑑み、X線照射を継続したまま被検査体を回転テーブルの回転方向及び垂直方向以外の方向に位置調整して被検査体の観察すべき部位を特定し、位置調整後の姿勢を保ったまま被検査体の投影像を撮像することができ、また、回転基台に空気軸受けを使用した場合に、空気軸受けのコンセントリシティーに影響を与えない微動手段を有するX線断層撮像装置を提案することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、X線源と、被検査体の投影像を撮像する二次元検出手段との間に被検査体を載置しX線焦点から前記二次元検出手段の受光面に降ろした垂線に直交する回転軸を持つ回転基台部と、この回転基台部を垂直方向へ位置調整する垂直方向微動機構を有するX線断層撮像装置において、被検査体を回転軸の回転方向及び垂直方向以外の方向に位置調整することができる微動機構を有する微動手段を設ける如くするものであって、以下のように構成される。
【0010】
本発明のX線源断層撮像装置は、X線源と、被検査体の投影像を撮像する二次元検出手段との間に被検査体を載置しX線焦点からこの二次元検出手段の受光面に降ろした垂線に直交する回転軸を持つ回転基台部と、この回転基台部を垂直方向へ位置調整する垂直方向微動機構とを有するX線断層撮像装置において、この回転基台部にこの回転軸と直交する平面上の位置調整を行う水平方向微動位置調整機構を有する第1の微動手段を設けるようにしたものである。
【0011】
斯かる本発明によれば、X線照射を継続したまま、被検査体を回転基台部の回転軸に垂直な平面内で微動させることができ、被検査体内部の特定部位をその投影像が回転軸近傍に位置するよう調整することができる。
【0012】
また、本発明のX線断層撮像装置は、X線源と、被検査体の投影像を撮像する二次元検出手段との間に被検査体を載置しX線焦点からこの二次元検出手段の受光面に降ろした垂線に直交する回転軸を持つ回転基台部と、この回転基台部を垂直方向へ位置調整する垂直方向微動機構とを有するX線断層撮像装置において、この回転軸と直交する旋回中心軸を持つゴニオステージからなる第2の微動手段を設けるようにしたものである。
【0013】
斯かる本発明によれば、X線照射を継続したまま、被検査体を回転基台部の回転軸と直交する旋回中心軸を中心として微動旋回させることにより、被検査体内部に複数個のX線吸収係数の高い部位が直線上に並んでいる場合でも、之等の部位の高さを個々に垂直方向へ分離し被検査体の観察すべき部位を特定することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のX線断層撮像装置の実施の形態の例につき図1〜図6を参照して説明する
【0015】
本例においては、X線を用いた断層撮像装置につき説明するが、本発明に適用されるものとしては、X線に限らずその他の放射線等を多方向から物体に照射し、撮像された複数の投影像より内部構造データを再構成計算する方法を用いた装置であればよい。
【0016】
図1A,Bは工業用、例えば半導体素子等微小被検査体の内部構造を検査する非破壊検査等の用途に使用されるX線断層撮像装置の一例の概略図である。図中、1は例えばコーンビーム状のX線を発生して被検査体7全体を照射する公知のX線源(X線発生装置)であり、X線発生装置のX線管1から照射されるX線により被検査体7の投影像の撮像を行い、このときの被検査体7の透過X線を、二次元検出手段としてのX線二次元検出器(以後、二次元検出器ともいう)2で捕獲し投影像を得る。
X線管1から照射されるX線は、例えば焦点サイズ5μm以下の極小のX線焦点を形成するよう構成されている。X線断層撮像装置の分解能はX線の焦点サイズが主要な決定要素の一つであって、この数値は小さいほうがより微少サイズの損傷等を観察でき好ましい。
【0017】
X線二次元検出器2は、例えば、フラットパネルディテクタ(FPD)より構成され、透過X線が中心に照射されるよう左右上下への動きを調節することができる。FPDについては、特開平6−342098に具体的に開示されている。被写体を透過したX線をa−Se層等の光導電層で吸収してX線強度に応じた電荷を発生させ、その電荷量を画素毎に検知する如くするものである。他の方式のFPDの例としては、特開平9−90048に開示されているように、X線を増感紙等の蛍光体層に吸収させて蛍光を発生させ、その蛍光の強度を検知するものがある。蛍光の検知手段としては他に、CCDやC−MOSセンサを用いる方法もある。
【0018】
特に上記の特開平6−342098に開示された方式のFPDでは、X線量を画素毎の電荷量に直接変換するため、FPDでの鮮鋭性の劣化が少なく、鮮鋭性に優れた画像が得られる。本発明はこのように、X線等のX線を捕獲し何等かの手段で画素毎に処理して画像信号を得られるものであればよい。
【0019】
3は被検査体7を載置する回転基台、回転基台を回転させるためのモーター及び後述する軸受け等より構成される回転基台部全体(以後、回転基台という)である。この回転基台3は回転基台3の回転軸と平行方向、即ち図1Aに示すように、Z軸方向(垂直方向)に移動するZ軸駆動機構3aを備えてなる。被検査体7は回転基台上の保持冶具8にて保持、固定されるようになっている。
【0020】
この回転基台3は、本例では後述する空気軸受けによって支持されており、回転軸はX線管1の焦点からX線二次元検出器2へ降ろした垂線と直交している。この空気軸受けは、回転基台3を支持し滑らかに回転して微少角度変位制御できるものであり、空気軸受けに同軸上に直結された0.2分以下の角度位置決め精度を持つサーボモータ及び回転位相検出手段により、之等サーボモータ及び回転位相検出手段の分解能に応じた各角度変位において、再構成に必要な上記投影データの取り込み期間に同期して静止される。
【0021】
5はX線源のX線管1を搭載し、軸受け4の回転軸と直交する平面上を移動するXYテーブルである。被検査体7の旋回半径を適宜XYテーブル5にフィードバックし、必要に応じ被検査体7とX線焦点を極接近させた状態で投影データを取得することができる。拡大率を支配する1番上位の要素はX線焦点と回転基台3に保持された被検査体7との相互間距離であり、拡大率が大きければ、より微細な部位の内部構造を解析することが可能となる。
【0022】
6は後述する水平方向微動位置調整機構全体(水平微動機構)で被検査体7及びこの被検査体7の把持・固定手段である保持冶具8を搭載する。保持冶具8は、後述する軸受け4の回転軸に直交した平面上(X線断層撮像装置水平方向)を微動する水平微動テーブル9に固定されている。
【0023】
40は以上述べたX線断層像撮象装置を構成する全ての装置、部材等を載置し照射位置に誤差が生じないよう振動を除去する除振台である。そして、41はX線断層撮像装置からX線等のX線が外部に漏れないよう全体を覆う、鉛等よりなるシールドカバーである。
【0024】
図2は本例X線断層撮像装置の構成図である。
まず、X線源を構成するX線管1より回転基台3に載置された被検査体7に対してX線が照射される。被検査体7は回転基台3、Z軸駆動機構3a及び水平微動機構6により位置を微調整して所望の部位を観察するのに最も適正な位置に設定される。このとき照射されるX線の強度、焦点サイズ等はX線制御手段であるX線制御部30を通じて制御操作手段である制御操作卓32により制御される。
【0025】
また、回転基台3の位置、回転角度ピッチ、初期回転角等は回転基台3並びにXYステージ5の動きを制御する機構制御手段である機構制御部31を通じて、制御操作卓32により制御される。回転基台3に載置された被検査体7は制御操作卓32によって指定された角度回転され、その投影像はX線二次元検出器2により撮像される。
【0026】
この制御操作卓32は、キーボード等の入力手段を備える、例えば、パーソナルコンピュータ等よりなり、情報の処理を行う情報処理手段及び入力値等表示する表示手段とを有する。例えば、X線管1よりのX線強度等の情報を制御操作卓32に取り込みこの表示手段に表示したり、回転基台3や水平微動機構6等に対して被検査体7の適切な位置出しのための指令を出力する如くすることができる。
【0027】
被検査体7を透過したX線はFPD等のX線二次元検出器2で捕獲され検出される。このX線二次元検出器2は検出したX線の情報である投影像を投影像記憶手段としての投影像記憶部33に供給し、この投影像は制御操作卓32からの指示により、例えばディジタル化された投影データとして大容量の磁気記録媒体等よりなる投影像記憶部33にその角度に応じた適切な箇所に保存される。この投影像記憶手段は投影データを記録できる記録容量を有する記録媒体であればこれに限るものではなく、光ディスクや半導体メモリ等さまざまなものが適用できる。
【0028】
投影像記憶部33に記憶された投影データは、これと接続された再構成手段としての再構成計算用計算機34に供給される。この投影像記憶部33に記憶された投影データは、制御操作卓32よりその投影像の回転角度ピッチや初期回転角、X線強度等の情報と対応して記憶される。
【0029】
再構成計算用計算機34では入力された投影データより、内部構造データを再構成計算し、再構成された内部構造データは、投影像記憶部33あるいは他の記録媒体に記憶されると共に、図示しない表示メモリを介して表示手段である再構成結果表示装置35に入力され、CRTモニタ等のディスプレイに表示される。この再構成計算用計算機34は、入力される投影データを収集して内部構造データを再構成できる演算処理能力があればよく、制御操作卓32の情報処理手段と共用でもよい。また、再構成結果表示装置35等の表示手段は制御操作卓32の表示手段と共用であってもよい。また、再構成結果表示装置35の表示手段は制御操作卓32の表示手段と共用であってもよい。
【0030】
以上のようにして、被検査体7の内部構造データが再構成結果表示装置35に得られ内部構造が表示され、容易に微小な電子部品素子等の被検査体内部のひび割れや断線などの欠陥の有無を視覚的に確認することができる。
【0031】
図3は本発明X線断層撮像装置の水平方向微動位置調整機構全体の上面図を示すものであり、図4はその側面図である。
【0032】
図4に示す水平微動テーブル9は軸受け4に締結された固定側部材10に対し、水平微動機構内部に図面上左右方向に設けられた図示しないクロスローラを直動ガイドとして、例えば15mm前後の距離を12のボールネジ駆動系を介し、軸受け4の回転軸に直交した面内(水平面)で微動することができる。
【0033】
13のモーターはボールネジ駆動系12の駆動源であるが、軸受け4の回転動作中はシリンダー14を下降させ切り離されている。軸受け4の回転原点角度位置において被検査体透視作業時、被検査体7内部の投影データを拡大視野に取得すべき部位を探査しつつ特定した後、軸受け4の回転軸近傍へと移動せしめる際には、シリンダー14を上昇させ圧着ローラー15,16を連結しボールネジ12を駆動して水平微動テーブル9を微動させる。
【0034】
17は軸受け4に締結され、軸受け4が回転するとき、水平微動テーブル9と固定側部材10の両方へ押し付けられる部材18を有するクランプ機構全体(クランプ)である。自己保持型ソレノイド20が励磁されることによってクランプが開くように制御されている。
【0035】
19は引張りコイルバネ等の引張り手段で、この引張りコイルバネ19でボールネジ12のガタ分はキャンセルされているが、さらにシリンダー14が下降し、モーター13を切り離した直後、シリンダー14の位置を検出して投影データを取得する寸前に板バネ通電部22を介する自己保持型ソレノイド20の励磁を解除し、クランプ17を構成する部材18が水平微動テーブル9と軸受け4に締結された固定側部材10との両方へ押し付けられる。このように自己保持型ソレノイド20は無励磁状態において、クランプ17が閉塞し、回転基台3の回転と共に板バネ通電部22を接点とした外部配線との接続が断たれるように構成されている。
【0036】
これにより、引張りコイルバネ19の機能を補助し、さらに直動ガイドとしてのクロスローラ部分に内在するガタ分を取り除くようにする。一連の動作後、投影データを取得中、即ち、軸受け4の回転原点位置からスタートする回転動作中は、軸受けラジアル方向外力は自己保持型ソレノイド20の配線の剛性さえ一切の配線を削除するようにしたので無視することができる。
【0037】
軸受け4は空気軸受け構造であるので、薄い空気膜に浮いている状態であり、不要な外力はこの軸受け4の回転軸のコンセントリシティーに影響を与えるため好ましくない。また水平方向微動位置調整機構全体6が配線不要ということは、360°以上の連続回転撮像を行う際には有利であり、配線の剛性を逃がすためのスリップリング等は不要で水平方向微動位置調整機構全体6を簡素化することができる。
【0038】
21は軸受け4の垂直方向荷重に対するバランサーである。軸受け4の上部へ設けられる水平方向微動位置調整機構全体6は、図3に示すように図上上下がシンメトリックであるが、バランサー21によって図上左右へも均等に荷重をかけることができる。従って、軸受け4に対するラジアル方向へ外力を加えることがなく、不要な外力は一切存在しない。
【0039】
特に本例のように、軸受け4に空気軸受けを使用する場合においては、回転軸のコンセントリシティーに注力しなければならないが、上述のような構成をとることにより、この問題を解決することができる。
【0040】
図6は平板状の被検査体内部の特定部位を軸受け4の回転軸近傍へ水平微動テーブル9で移動させた模式図を示す。図中に示すように、例えば、3箇所のX線吸収係数の高い部位が並ぶ平板状被検査体7の左端の部位を観察したい部位として特定し撮像する際の位置調整方法を、図5に示すフローチャートに従い説明する。
【0041】
まず、被検査体7を保持冶具8に固定し、予め二次元検出器2の透視野へと被検査体7及び保持冶具8が入らない位置に移動させた水平微動テーブル9に締結し(ステップS1)、X線管1より出射されるコーンビーム状X線が被検査体7を介しおおよそ二次元検出器2の中央へ照射されるように二次元検出器2のプレキャリブレーションを行った後(ステップS2)、X線を被検査体7に照射する(ステップS3)。
【0042】
X線管1の下部XYテーブル5のX軸方向、自己保持回ソレノイド20及びシリンダー14を適宜操作しつつ被検査体7全投影が二次元検出器2の中央へ入るように調整する(ステップS4)。そして、被検査体7内部の再構成画像を得るべき被破壊特定部位を探査する(ステップS5)。
このときX線管1をXYテーブル5によってX軸方向に移動したとしても、軸受け4の空気軸受け回転中心軸の仮想投影座標(回転軸が二次元検出器2に投影されていると想定したときの位置)は、予めX線管1から二次元検出器2へ降ろした垂線と軸受け4の回転中心軸とが垂直に交差するよう調整されているので、二次元検出器2上でその座標位置が動くことがない。
【0043】
次に、被検査体7の特定部位の近傍のX線吸収係数の高い部位による再構成画像への影響がないかどうかを調べる(ステップS6)。影響がある場合には、後述するゴニオステージを使用して被検査体7の姿勢を変更するが、この例では、影響がないものとして次のステップへと進む。
【0044】
ステップS6にて被検査体7の特定部位の近傍のX線吸収係数の高い部位による再構成画像への影響がない場合、軸受け4を旋回させた時の保持冶具8の最大回転半径に干渉しない寸前までX線管1を近づける(ステップS8)。
【0045】
次に、被検査体7の特定部位が軸受け4の回転近傍にあるかどうかを調べ(ステップS9)、回転軸近傍に無い場合には、被検査体7へ接近させたX線管1を再度一定距離を取るように離す(ステップS10)。そして、自己保持型ソレノイド20を励磁し、クランプ17を解除後シリンダー14を上昇させモーター13で水平微動テーブル9を駆動し、特定部位を軸受け4の回転軸近傍への透視野上で移動する。その後、シリンダー14を下降させると共に自己保持型ソレノイド20の励磁を解除してクランプ17の部材18を水平微動テーブル9と固定側部材10の両方へ押し付けて固定した後(ステップS11)、ステップS8の工程に戻り、再びX線管1を被検査体7を把持する保持冶具8に接近させる。
【0046】
被検査体7の特定部位が軸受け4の回転軸近傍にある場合、被検査体7に対しその特定部位がX線焦点から二次元検出器2へ降ろした垂線の高さ近傍にあるかどうかを調べる(ステップS12)。特定部位が上記垂線の高さ近傍にある場合には、水平微動テーブル9にて被検査体7をX線透視野から離脱させ、照射X線が二次元検出器2の撮像領域中央に位置するよう二次元検出器2のキャリブレーションを実行する。その後、離脱前の元の座標へ水平微動テーブル9を戻す(ステップS14)。
【0047】
特定部位がX線焦点から二次元検出器2へ降ろした垂線の高さ近傍にない場合、Z軸駆動機構3aを駆動して、Z軸(高さ)方向の位置を調整した後(ステップS13)、ステップS14の工程へと進み、同様に水平微動テーブル9にて被検査体7をX線透視野から離脱させ、二次元検出器2のキャリブレーションを実行する。その後、離脱前の元の座標へ水平微動テーブル9を戻す。
【0048】
ここまでの準備が完了したならば、被検査体7の特定部位近傍を中心とした内部構造データを再構成するための投影データの取り込みを開始する(スタートS15)。そして、取り込まれた各投影データより、被検査体の特定部位の内部構造データを再構成し被検査体の評価を行う。
【0049】
斯かる本例によれば、被検査体回転機構である軸受け4の回転軸と直交する平面上の水平方向微動位置調整機構(水平微動テーブル9)を設けるようにしたので、観察したい特定部位が被検査体7の端にあるような場合にでも、X線を照射したまま特定部位が軸受け4の回転軸近傍となるように位置調整でき、特定部位の投影像が二次元検出器2の視野外に出ないように拡大率を犠牲にする必要がなく、また、再構成される内部構造データの画像の劣化を防ぐことができる。
さらに、従来の手作業によって被検査体7の特定部位を軸受け4の回転軸近傍へと位置調整した場合に浪費されていた時間を節減することができる。
【0050】
また、軸受け4に空気軸受けを用いる場合に、本例のように回転基台部を回転させ投影像を撮像中、水平微動テーブル9の駆動源を回転機構全体から切り離すと共に、この駆動源を回転基台部の回転機構全体から切り離す直前にクランプ17にて被検査体の座標位置を保持し、被検査体7の座標位置調整期間は、このクランプ17による保持動作を解除するようにしたので、回転軸に対しラジアル方向の外力を排し回転基台部の回転軸のコンセントリシティーを保つことができる。
【0051】
次に、本発明のX線断層撮像装置の実施の形態の他の例につき説明する。
本例は、上述例と同様、被検査体の投影像を撮像するX線二次元検出器との間に被検査体を載置すると共にX線焦点からこの二次元検出器の受光面に降ろした垂線に直交する回転軸を持つ回転テーブルを有するX線断層撮像装置であって、被検査体回転機構全体を垂直方向へ位置調整する垂直方向微動機構を有し、X線源のX線管よりコーンビーム状に照射されたX線により被検査体の投影像の撮像を行い、このときの被検査体の透過X線を、X線二次元検出器で捕獲し投影像を得る如くするものである。
【0052】
そこで、本例のX線断層撮像装置においては、先に述べた実施の形態の例の水平方向微動位置調整機構としての水平微動テーブル9の代わりに被検査体回転機構の回転軸と直交する微動旋回中心軸を持つゴニオステージ25を搭載する。あるいは、水平微動テーブル9の上にゴニオステージを追設するようにする。その他は上述例と同様の構成とし、図7について図6と対応する部分は同一符号を付し詳細な説明を省略する。
【0053】
図7に、X線断層撮像装置の水平微動テーブル9上にゴニオステージを設置した模式図を示す。図中、25はゴニオステージを示し、水平微動テーブル9上に設置され、軸受け4の回転軸と直交する旋回中心軸を中心として旋回することができる。
【0054】
このゴニオステージ25において、被検査体7の傾き方向またはあおり方向のいずれかを必要に応じマニュアル(手作業)で調整し、図示しないロック手段のネジ等により締めつける機構でもよいが、水平方向微動位置調整機構の水平微動テーブル9同様、圧着ローラ15,16の如きものを介して軸受け4の外部から駆動力を伝えるようにしてもよい。このように駆動源を水平方向微動位置調整機構と共通化する場合には、例えば圧着ローラ16と同様の圧着ローラを用意しその圧着ローラ位相を軸受け4の回転軸に対して90°位相をずらせば機械的干渉を防ぐことができる。
【0055】
ゴニオステージ25における被検査体の特定部位の基本的な微動位置調整方法は、先に図5を参照して説明した水平微動位置調整方法と同様である。
但し、ステップ6にて簡単に述べたように、特定部位の近傍のX線吸収係数の高い部位による再構成画像への影響がある場合、即ち図7に示すように複数のX線吸収係数の高い部位が存在する場合には、X線照射を止めゴニオステージ25を駆動し被検査体7の姿勢を調整・変更した後(ステップS7)、ステップS3の工程に戻りX線を再び照射して、ステップS4以降の工程を行い、被検査体7の非破壊特定部位の探査を進める。
【0056】
本例は上述のように構成され、被検査体7の特定部位のみを抽出して拡大したい場合など、図7に示すように、ゴニオステージ25により被検査体7が載置された保持冶具8を傾けたりあおったりすることで、容易に透視しつつ投影データを取得すべき部位を特定することができる。
【0057】
また、その部位を特定した段階で傾けたりあおったりした姿勢のまま被検査体を回転させて投影データを取得するようにすれば、特定部位近傍の再構成計算以前に投影像の上下の端面としてデータから削除することが可能になり、図中矢印で示される再構成計算領域を限定することができ、再構成される内部構造画像の品質向上が図れる。
【0058】
また、図7に示すように、複数個のX線吸収係数の高い部分が並ぶ平板状被検査体内部の特定部位を選択的に拡大し、しかも保持冶具8が軸受け4の回転軸を中心として旋回する時の旋回半径r2を極小になるようにしたときは、4の回転軸をX線焦点に近接させ拡大率を最大にする被検査体7の姿勢を決めるということであり、被検査体内部をより細部にわたって検査することができる。このゴニオステージ25の回転半径r2は、ステージの傾き及び保持冶具8の形状によって、図6、図8に示す回転半径r0,r1に対し、r2<r1,r0とすることができる。
【0059】
本例は、その他、先に述べた図1〜図4に示される実施の形態の例と同様の作用効果が得られることは容易に理解できよう。
【0060】
尚、本発明は上述した実施の形態の例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を取り得ることは勿論である。
【0061】
【発明の効果】
斯かる本発明によれば、X線照射を継続したまま、被検査体を回転基台部の回転軸に垂直な平面内で微動させることができ、被検査体内部の特定部位をその投影像が回転軸近傍に位置するよう調整することができるため、再構成される内部構造データの画像の劣化を防ぐことができる。
また、X線照射を継続したまま、被検査体内部の特定部位をその投影像が二次元検出手段の中央にくるように位置調整することができるので、手作業による被検査体の位置調整と比して調整に要する時間を削減することができる。
【0062】
また、本発明によれば、X線照射を継続したまま、被検査体を回転基台部の回転軸と直交する旋回中心軸を中心として微動旋回させることにより、被検査体内部に複数個のX線吸収係数の高い部位が直線上に並んでいる場合でも、之等の部位の高さを個々に垂直方向へ分離し被検査体の観察すべき部位を特定することができるので、再構成される内部構造データの品質を向上させることができる。
【0063】
また、本発明によれば、回転基台部の軸受けに空気軸受けを用いる場合に、回転基台部を回転させ投影像を撮像中には、微動手段の駆動源を回転機構全体から切り離すと共に、この駆動源を回転基台部の回転機構全体から切り離す直前に保持手段にて被検査体の座標位置を保持し、被検査体の座標位置調整期間は、この保持手段による保持動作を解除するようにしたので、回転軸に対しラジアル方向の外力を排し回転基台部の回転軸のコンセントリシティーを保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のX線断層撮像装置の実施の形態の例を示す概略図であり、Aは上面図、Bは側面図である。
【図2】X線断層撮像装置の構成図である。
【図3】本発明のX線断層撮像装置の要部を上面より見た概略図である。
【図4】図3の側面図である。
【図5】本発明のX線断層撮像装置の説明に供するフローチャートである。
【図6】本発明の説明に供する線図である。
【図7】本発明の説明に供する線図である。
【図8】従来例の説明に供する線図である。
【符号の説明】
1・・・・X線管、2・・・・X線二次元検出器、3・・・・回転基台、3a・・・・垂直方向微動機構、4・・・・軸受け、7・・・・被検査体、9・・・・水平微動テーブル、13・・・・モーター、17・・・・クランプ機構、25・・・・ゴニオステージ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray tomographic imaging apparatus that inspects an internal structure of an object using X-rays.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In the field of research and development of semiconductor devices and the like, nondestructive three-dimensional analysis is required to inspect cracks, disconnections, and the like existing inside a minute test object. As a method used as one of the methods, there is a tomographic imaging method using X-rays. An X-ray tomographic imaging apparatus (X-ray CT apparatus) includes, for example, an X-ray source (an X-ray generating apparatus including an X-ray tube or the like) and a cone beam from the X-ray source to an object to be inspected through an X-ray focal point. A two-dimensional detecting means for detecting X-rays which are radiated and transmitted in a shape, and an object to be inspected is placed between the two-dimensional detecting means and lowered from the X-ray focal point to a light receiving surface of the two-dimensional detecting means. There is a microfocus X-ray CT apparatus having a rotation base orthogonal to a perpendicular and having a rotation base rotating at an angular displacement pitch based on a setting. The transmission X-rays of the object to be inspected are imaged by the two-dimensional detection means, processed as a plurality of digitized image data (projection data) for each angular phase, etc., and the internal structure data is reconstructed from each of the image data. Inspection and observation of the inside of the object to be inspected are performed.
[0003]
For example, in a microfocus X-ray CT apparatus that rotates an object to be inspected between an X-ray source and a two-dimensional detector, two-dimensional detection means having a capability of detecting a projected image having a size of about A4 is used. A region of the test object which can be reconstructed with an enlarged view field of about 150 times by rotating a minute test object having a size of, for example, 15 × 15 mm and a thickness of about 1 mm placed on a rotary table of the base and irradiating with X-rays. Is about 1 mm 2 near the rotation axis of the internal space of the test object. Usually, it is necessary to search for this part while magnifying and seeing it before acquiring projection data for reconstruction.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, a mechanism that vertically adjusts the position of the entire inspection object rotating mechanism that grips and rotates the inspection object has been used, but fine movement on a plane orthogonal to the rotation axis mounted on the inspection object rotating table has been used. There was no table. Therefore, when the inspection object is rotated by a single scan method using cone-beam-shaped X-rays to acquire projection data from all circumferential directions, when the specific region is located at an end of the inspection object, In order to prevent the projected image from protruding out of the field of view of the two-dimensional detection means, the distance between the object to be inspected and the X-ray focal point has to be increased at the expense of magnification. Further, even if the projected image enters the field of view of the two-dimensional detection means, there is a disadvantage that the reconstructed image is deteriorated because the specific portion is not near the rotation axis of the test object.
[0005]
In the above case, when it is determined that the specific part of the test object is located at a deviated position inside the test object, the X-ray irradiation is stopped and the ionizing radiation shielding window of the shield cover is opened, as shown in FIG. If the mutual position of the inspection object gripping mechanism and the inspection object is manually adjusted, the specific portion can be moved to the vicinity of the inspection object rotation axis. This task of making very small position adjustments is time consuming.
[0006]
Further, as shown in FIG. 8, when a plurality of portions having a high X-ray absorption coefficient are arranged inside the object to be inspected, an X-ray is not transmitted through the portion which overlaps on the irradiated X-ray, and the portion is accurate. No projection data can be obtained. If the specific part is stepped in the thickness direction of the flat object to be inspected and if it is possible to tilt or flip the flat plate, such as when you want to extract a part of it and enlarge it, see through the part where projection data should be acquired. It becomes easy to specify while doing. Further, if the projection data is acquired with the tilted or raised posture, it can be deleted from the data to be stored as the upper and lower end faces of the projected image before the reconstruction calculation, and the quality of the reconstructed image can be improved.
[0007]
In addition, when the air bearing is selected and used as a rotation bearing of the rotation base portion that supports the entire rotation base portion mechanism and can smoothly rotate and control minute angular displacement, the rotating portion of the air bearing is actually used. Is floating on a thin air film, and the rotating shaft is eccentric in proportion to the radial load of the rotating shaft. Therefore, the use of a mechanism for generating a radial load on the rotary table of the air bearing must be avoided. In order to permit the rotation of 360 ° or more, wiring connected to the outside should not be provided on the rotary table, but fine movement means of a mechanism satisfying such a required function has not been proposed.
[0008]
In view of the above, the present invention adjusts the position of the test object in a direction other than the rotation direction and the vertical direction of the turntable while continuing the X-ray irradiation, specifies a portion of the test object to be observed, and It is possible to capture a projection image of the test object while maintaining the adjusted posture, and has fine movement means that does not affect the concentratority of the air bearing when an air bearing is used for the rotating base. It is an object to propose an X-ray tomographic imaging apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, an object to be inspected is placed between an X-ray source and a two-dimensional detecting means for capturing a projected image of the object to be inspected, and a perpendicular line dropped from an X-ray focal point to a light receiving surface of the two-dimensional detecting means is formed. In an X-ray tomographic imaging apparatus having a rotation base having orthogonal rotation axes and a vertical fine movement mechanism for adjusting the position of the rotation base in the vertical direction, the object to be inspected is moved in a direction other than the rotation direction of the rotation axis and the vertical direction. A fine movement means having a fine movement mechanism capable of adjusting the position in the direction of is provided, and is configured as follows.
[0010]
The X-ray source tomographic imaging apparatus of the present invention places an object to be inspected between an X-ray source and a two-dimensional detecting means for imaging a projected image of the object to be inspected, and detects the two-dimensional detecting means from the X-ray focal point. In an X-ray tomographic imaging apparatus having a rotation base having a rotation axis orthogonal to a perpendicular line dropped on a light receiving surface and a vertical fine movement mechanism for adjusting the position of the rotation base in a vertical direction, A first fine movement means having a horizontal fine movement position adjusting mechanism for adjusting the position on a plane orthogonal to the rotation axis.
[0011]
According to the present invention, the object to be inspected can be finely moved in a plane perpendicular to the rotation axis of the rotating base while the X-ray irradiation is continued, and the specific portion inside the object to be inspected is projected image thereof. Can be adjusted to be located near the rotation axis.
[0012]
Further, the X-ray tomographic imaging apparatus of the present invention mounts an object to be inspected between an X-ray source and a two-dimensional detecting means for imaging a projection image of the object to be inspected, and detects the two-dimensional detecting means from an X-ray focal point. In a X-ray tomographic imaging apparatus having a rotation base having a rotation axis perpendicular to a perpendicular line dropped on the light receiving surface, and a vertical fine movement mechanism for adjusting the position of the rotation base in the vertical direction, A second fine movement means composed of a gonio stage having an orthogonal turning center axis is provided.
[0013]
According to the present invention, while the X-ray irradiation is continued, the object to be inspected is finely turned around a turning center axis orthogonal to the rotation axis of the rotating base, so that a plurality of the objects can be inserted inside the object to be inspected. Even when parts having high X-ray absorption coefficients are arranged on a straight line, the heights of these parts can be individually separated in the vertical direction to specify a part to be observed of the object to be inspected.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an X-ray tomographic imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0015]
In this example, a tomographic imaging apparatus using X-rays will be described. However, the present invention is not limited to X-rays, and other types of radiation or the like may be applied to an object from multiple directions to obtain a plurality of images. Any device may be used as long as it uses a method of reconstructing and calculating internal structure data from the projection image of.
[0016]
FIGS. 1A and 1B are schematic views of an example of an X-ray tomographic imaging apparatus used for industrial use, for example, for nondestructive inspection for inspecting the internal structure of a minute inspection object such as a semiconductor element. In the figure, reference numeral 1 denotes a known X-ray source (X-ray generation device) that generates, for example, cone-beam X-rays and irradiates the entire inspection object 7, and is irradiated from the X-ray tube 1 of the X-ray generation device. An X-ray image of a projection image of the inspection object 7 is taken by the X-ray, and the transmitted X-rays of the inspection object 7 at this time are converted into an X-ray two-dimensional detector (hereinafter also referred to as a two-dimensional detector) as two-dimensional detection means. 2) Capture in step 2 to obtain a projected image.
The X-rays emitted from the X-ray tube 1 are configured to form an extremely small X-ray focus having a focus size of 5 μm or less, for example. The resolution of the X-ray tomographic imaging apparatus is determined mainly by the focal size of the X-ray, and the smaller the numerical value is, the more preferable it is to observe damage of a smaller size.
[0017]
The X-ray two-dimensional detector 2 is composed of, for example, a flat panel detector (FPD), and can adjust the movement in the left, right, up, and down directions so that transmitted X-rays are emitted to the center. The FPD is specifically disclosed in JP-A-6-342098. X-rays transmitted through a subject are absorbed by a photoconductive layer such as an a-Se layer to generate electric charges corresponding to the X-ray intensity, and the amount of the electric charges is detected for each pixel. As an example of another type of FPD, as disclosed in JP-A-9-90048, X-rays are absorbed by a phosphor layer such as an intensifying screen to generate fluorescence, and the intensity of the fluorescence is detected. There is something. As another means for detecting the fluorescence, there is a method using a CCD or a C-MOS sensor.
[0018]
In particular, in the FPD of the method disclosed in the above-mentioned JP-A-6-342098, since the X-ray dose is directly converted into the charge amount for each pixel, sharpness deterioration in the FPD is small and an image excellent in sharpness is obtained. . As described above, the present invention is not limited as long as an image signal can be obtained by capturing X-rays such as X-rays and processing each pixel by some means.
[0019]
Reference numeral 3 denotes an entire rotating base (hereinafter referred to as a rotating base) including a rotating base on which the test object 7 is mounted, a motor for rotating the rotating base, a bearing described later, and the like. The rotation base 3 includes a Z-axis drive mechanism 3a that moves in a direction parallel to the rotation axis of the rotation base 3, that is, as shown in FIG. 1A, in the Z-axis direction (vertical direction). The test object 7 is held and fixed by a holding jig 8 on a rotating base.
[0020]
In this example, the rotating base 3 is supported by an air bearing, which will be described later, and the rotating axis is orthogonal to a vertical line dropped from the focal point of the X-ray tube 1 to the X-ray two-dimensional detector 2. This air bearing supports the rotating base 3 and can rotate smoothly to control the minute angular displacement. The servo motor, which is directly coaxially connected to the air bearing and has an angular positioning accuracy of 0.2 minutes or less, and a rotary motor. The phase detecting means stops at each angular displacement corresponding to the resolution of the servo motor and the rotational phase detecting means in synchronization with the above-mentioned projection data fetching period required for reconstruction.
[0021]
Reference numeral 5 denotes an XY table on which the X-ray tube 1 of the X-ray source is mounted and which moves on a plane orthogonal to the rotation axis of the bearing 4. The turning radius of the test object 7 is fed back to the XY table 5 as needed, and projection data can be acquired in a state where the test object 7 and the X-ray focus are brought extremely close as needed. The highest-order element that governs the magnification is the distance between the X-ray focal point and the inspection object 7 held on the rotating base 3. If the magnification is large, the internal structure of a finer part is analyzed. It is possible to do.
[0022]
Reference numeral 6 denotes an entire horizontal fine movement position adjustment mechanism (horizontal fine movement mechanism) described later, on which a test object 7 and a holding jig 8 as a means for holding and fixing the test object 7 are mounted. The holding jig 8 is fixed to a horizontal fine movement table 9 that finely moves on a plane (horizontal direction of the X-ray tomographic imaging apparatus) perpendicular to a rotation axis of the bearing 4 described later.
[0023]
Reference numeral 40 denotes an anti-vibration table that mounts all the devices and members constituting the above-described X-ray tomographic imaging apparatus and removes vibrations so as to prevent errors in the irradiation position. Reference numeral 41 denotes a shield cover made of lead or the like that covers the whole so that X-rays such as X-rays do not leak to the outside from the X-ray tomographic imaging apparatus.
[0024]
FIG. 2 is a configuration diagram of the X-ray tomographic imaging apparatus of this example.
First, X-rays are emitted from the X-ray tube 1 constituting the X-ray source to the inspection object 7 mounted on the rotating base 3. The test object 7 is finely adjusted in position by the rotating base 3, the Z-axis drive mechanism 3a and the horizontal fine movement mechanism 6, and is set to the most appropriate position for observing a desired part. At this time, the intensity of the irradiated X-rays, the focus size, and the like are controlled by a control console 32 as a control operation means through an X-ray control unit 30 as an X-ray control means.
[0025]
The position, rotation angle pitch, initial rotation angle, and the like of the rotation base 3 are controlled by a control console 32 through a mechanism control unit 31 that is a mechanism control unit that controls the movement of the rotation base 3 and the XY stage 5. . The test object 7 placed on the rotating base 3 is rotated by an angle specified by the control console 32, and the projected image is captured by the X-ray two-dimensional detector 2.
[0026]
The control console 32 is provided with input means such as a keyboard, for example, comprises a personal computer or the like, and has information processing means for processing information and display means for displaying input values and the like. For example, information such as the X-ray intensity from the X-ray tube 1 is taken into the control console 32 and displayed on this display means, and the position of the object 7 to be inspected relative to the rotating base 3 and the horizontal fine movement mechanism 6 is adjusted. A command for output can be output.
[0027]
The X-rays transmitted through the test object 7 are captured and detected by the X-ray two-dimensional detector 2 such as an FPD. The X-ray two-dimensional detector 2 supplies a projection image, which is information of the detected X-ray, to a projection image storage unit 33 as projection image storage means. The converted projection data is stored in a projection image storage unit 33 composed of a large-capacity magnetic recording medium or the like at an appropriate location according to the angle. The projection image storage means is not limited to a recording medium having a recording capacity capable of recording projection data, and various types such as an optical disk and a semiconductor memory can be applied.
[0028]
The projection data stored in the projection image storage unit 33 is supplied to a reconstruction calculation computer 34 as reconstruction means connected thereto. The projection data stored in the projection image storage unit 33 is stored by the control console 32 in association with information such as the rotation angle pitch, initial rotation angle, and X-ray intensity of the projection image.
[0029]
The reconstruction calculation computer 34 reconstructs and calculates the internal structure data from the input projection data. The reconstructed internal structure data is stored in the projection image storage unit 33 or another recording medium and is not shown. The information is input to the reconfiguration result display device 35 as display means via the display memory, and is displayed on a display such as a CRT monitor. The reconstruction calculation computer 34 has only to have an arithmetic processing capability capable of collecting input projection data and reconstructing internal structure data, and may be shared with the information processing means of the control console 32. The display means such as the reconstruction result display device 35 may be shared with the display means of the control console 32. Further, the display means of the reconstruction result display device 35 may be shared with the display means of the control console 32.
[0030]
As described above, the internal structure data of the inspection object 7 is obtained on the reconstruction result display device 35 and the internal structure is displayed, and defects such as cracks and disconnections inside the inspection object such as minute electronic component elements can be easily obtained. Can be visually confirmed.
[0031]
FIG. 3 is a top view of the entire horizontal fine movement position adjusting mechanism of the X-ray tomographic imaging apparatus according to the present invention, and FIG. 4 is a side view thereof.
[0032]
The horizontal fine movement table 9 shown in FIG. 4 has a fixed member 10 fastened to the bearing 4 and a cross roller (not shown) provided in the horizontal fine movement mechanism in the horizontal direction in the drawing as a linear movement guide. Can be finely moved in a plane (horizontal plane) perpendicular to the rotation axis of the bearing 4 via twelve ball screw drive systems.
[0033]
The motor 13 is a drive source of the ball screw drive system 12, while the rotation of the bearing 4 lowers the cylinder 14 and is separated. When the inspection object is to be inspected at the rotation origin angle position of the bearing 4, when the projection data inside the inspection object 7 is specified while searching for a part to be acquired in an enlarged field of view, the projection data is moved to the vicinity of the rotation axis of the bearing 4. , The cylinder 14 is raised, the pressure rollers 15 and 16 are connected, and the ball screw 12 is driven to finely move the horizontal fine movement table 9.
[0034]
Reference numeral 17 denotes an entire clamp mechanism (clamp) having a member 18 fastened to the bearing 4 and pressed against both the horizontal fine movement table 9 and the fixed-side member 10 when the bearing 4 rotates. The clamp is controlled to open when the self-holding solenoid 20 is excited.
[0035]
Reference numeral 19 denotes a tension means such as a tension coil spring. The play of the ball screw 12 is canceled by the tension coil spring 19, but immediately after the cylinder 14 is further lowered and the motor 13 is disconnected, the position of the cylinder 14 is detected and projected. Immediately before the data is acquired, the excitation of the self-holding solenoid 20 via the leaf spring energizing section 22 is released, and the member 18 forming the clamp 17 is used for both the horizontal fine movement table 9 and the fixed side member 10 fastened to the bearing 4. Pressed to. As described above, the self-holding solenoid 20 is configured such that the clamp 17 is closed in the non-excited state, and the connection with the external wiring having the leaf spring energizing section 22 as a contact is cut off with the rotation of the rotating base 3. I have.
[0036]
As a result, the function of the tension coil spring 19 is assisted, and the backlash present in the cross roller portion as the linear motion guide is removed. After a series of operations, during the acquisition of the projection data, that is, during the rotation operation starting from the rotation origin position of the bearing 4, the external force in the bearing radial direction removes any wiring even the rigidity of the wiring of the self-holding solenoid 20. You can ignore it.
[0037]
Since the bearing 4 has an air bearing structure, the bearing 4 is in a state of floating on a thin air film, and unnecessary external force undesirably affects the concentricity of the rotating shaft of the bearing 4. Further, the fact that the entire horizontal fine movement position adjusting mechanism 6 does not require wiring is advantageous when performing continuous rotation imaging of 360 ° or more, and a slip ring or the like for releasing the rigidity of the wiring is unnecessary, and the horizontal fine movement position adjustment is unnecessary. The entire mechanism 6 can be simplified.
[0038]
21 is a balancer for the vertical load of the bearing 4. As shown in FIG. 3, the horizontal fine movement position adjusting mechanism 6 provided on the upper part of the bearing 4 is symmetrical in the vertical direction as shown in FIG. 3, but the load can be evenly applied to the horizontal direction in the figure by the balancer 21. Therefore, no external force is applied to the bearing 4 in the radial direction, and there is no unnecessary external force.
[0039]
In particular, when an air bearing is used for the bearing 4 as in this example, it is necessary to focus on the concentricity of the rotating shaft. However, the above configuration can solve this problem. it can.
[0040]
FIG. 6 is a schematic diagram in which a specific portion inside the flat plate-like inspection object is moved by the horizontal fine movement table 9 to the vicinity of the rotation axis of the bearing 4. As shown in FIG. 5, for example, FIG. 5 shows a position adjustment method for identifying and capturing an image at the left end of the flat plate-shaped test object 7 where three high-X-ray absorption coefficients are arranged as a part to be observed. The description will be made according to the flowchart shown.
[0041]
First, the test object 7 is fixed to the holding jig 8 and fastened to the horizontal fine movement table 9 previously moved to a position where the test object 7 and the holding jig 8 do not enter the transparent field of view of the two-dimensional detector 2 (step S1) After performing pre-calibration of the two-dimensional detector 2 so that cone beam-shaped X-rays emitted from the X-ray tube 1 are irradiated to the center of the two-dimensional detector 2 through the inspected object 7 approximately. (Step S2), X-rays are irradiated to the object 7 to be inspected (Step S3).
[0042]
The X-axis direction of the lower XY table 5 of the X-ray tube 1, the self-holding solenoid 20 and the cylinder 14 are appropriately operated so that the entire projection of the object 7 enters the center of the two-dimensional detector 2 (step S4). ). Then, a destructible specific site where a reconstructed image inside the inspected object 7 is to be obtained is searched (step S5).
At this time, even if the X-ray tube 1 is moved in the X-axis direction by the XY table 5, the virtual projection coordinates of the air bearing rotation center axis of the bearing 4 (when the rotation axis is assumed to be projected on the two-dimensional detector 2) Is adjusted so that the perpendicular line dropped from the X-ray tube 1 to the two-dimensional detector 2 in advance and the rotation center axis of the bearing 4 intersect perpendicularly, so that the coordinate position on the two-dimensional detector 2 Does not move.
[0043]
Next, it is checked whether or not there is any influence on the reconstructed image by a part having a high X-ray absorption coefficient near the specific part of the subject 7 (step S6). If there is an influence, the posture of the test object 7 is changed using a gonio stage described later, but in this example, it is assumed that there is no influence and the process proceeds to the next step.
[0044]
In step S6, when there is no influence on the reconstructed image due to a portion having a high X-ray absorption coefficient in the vicinity of the specific portion of the test object 7, it does not interfere with the maximum turning radius of the holding jig 8 when the bearing 4 is turned. The X-ray tube 1 is brought close to just before (step S8).
[0045]
Next, it is checked whether or not the specific part of the inspection object 7 is near the rotation of the bearing 4 (step S9). If not, the X-ray tube 1 approaching the inspection object 7 is again removed. Separate them so as to keep a certain distance (step S10). Then, the self-holding solenoid 20 is excited, the clamp 17 is released, the cylinder 14 is raised, the horizontal fine movement table 9 is driven by the motor 13, and the specific part is moved in the field of view near the rotation axis of the bearing 4. Thereafter, the cylinder 14 is lowered, the excitation of the self-holding solenoid 20 is released, and the member 18 of the clamp 17 is pressed and fixed to both the horizontal fine movement table 9 and the fixed-side member 10 (step S11), and then the step S8 is performed. Returning to the process, the X-ray tube 1 is again brought close to the holding jig 8 for holding the inspection object 7.
[0046]
When the specific part of the test object 7 is near the rotation axis of the bearing 4, it is determined whether or not the specific part is near the height of the perpendicular dropped from the X-ray focal point to the two-dimensional detector 2 with respect to the test object 7. Check (step S12). When the specific part is near the height of the perpendicular, the subject 7 is separated from the X-ray transparent field by the horizontal fine movement table 9, and the irradiated X-ray is located at the center of the imaging area of the two-dimensional detector 2. The calibration of the two-dimensional detector 2 is executed. Thereafter, the horizontal fine movement table 9 is returned to the original coordinates before the separation (step S14).
[0047]
If the specific portion is not near the height of the perpendicular dropped from the X-ray focal point to the two-dimensional detector 2, the Z-axis drive mechanism 3a is driven to adjust the position in the Z-axis (height) direction (step S13). ), The process proceeds to step S14, and similarly, the inspection object 7 is separated from the X-ray transmission field on the horizontal fine movement table 9, and the calibration of the two-dimensional detector 2 is executed. Thereafter, the horizontal fine movement table 9 is returned to the original coordinates before the separation.
[0048]
When the preparation up to this point is completed, the acquisition of the projection data for reconstructing the internal structure data centering on the vicinity of the specific part of the inspected object 7 is started (start S15). Then, the internal structure data of the specific part of the object to be inspected is reconstructed from the acquired projection data to evaluate the object to be inspected.
[0049]
According to such a present example, the horizontal fine movement position adjusting mechanism (horizontal fine movement table 9) on the plane orthogonal to the rotation axis of the bearing 4, which is the inspection object rotation mechanism, is provided. Even when it is at the end of the object 7 to be inspected, the position can be adjusted so that the specific part is near the rotation axis of the bearing 4 while irradiating the X-ray. It is not necessary to sacrifice the magnification so as not to go outside, and it is possible to prevent the image of the reconstructed internal structure data from deteriorating.
Further, it is possible to reduce the time wasted when the position of the specific portion of the test object 7 is adjusted to the vicinity of the rotation axis of the bearing 4 by a conventional manual operation.
[0050]
When an air bearing is used for the bearing 4, the drive source of the horizontal fine movement table 9 is separated from the entire rotation mechanism and the drive source is rotated while the rotation base is rotated and a projection image is captured as in this example. Immediately before disconnection from the entire rotation mechanism of the base unit, the clamp 17 holds the coordinate position of the test object and releases the holding operation by the clamp 17 during the coordinate position adjustment period of the test object 7. An external force in the radial direction with respect to the rotating shaft is discharged, and the concentricity of the rotating shaft of the rotating base can be maintained.
[0051]
Next, another example of the embodiment of the X-ray tomographic imaging apparatus of the present invention will be described.
In this example, similarly to the above-described example, the object to be inspected is placed between the X-ray two-dimensional detector that captures the projected image of the object to be inspected, and the object is lowered from the X-ray focal point to the light receiving surface of the two-dimensional detector. An X-ray tomographic imaging apparatus having a rotary table having a rotation axis orthogonal to a vertical line, comprising a vertical fine movement mechanism for vertically adjusting a position of an entire inspection object rotation mechanism, and an X-ray tube of an X-ray source. A device that captures a projected image of an object to be inspected by X-rays irradiated in a more cone beam shape, and captures a transmitted X-ray of the object to be inspected by an X-ray two-dimensional detector to obtain a projected image. It is.
[0052]
Therefore, in the X-ray tomographic imaging apparatus of this example, instead of the horizontal fine movement table 9 as the horizontal fine movement position adjusting mechanism of the embodiment described above, fine movement orthogonal to the rotation axis of the inspection object rotating mechanism is performed. A gonio stage 25 having a turning center axis is mounted. Alternatively, a gonio stage is additionally provided on the horizontal fine movement table 9. Otherwise, the configuration is the same as that of the above-described example. In FIG. 7, portions corresponding to those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0053]
FIG. 7 shows a schematic diagram in which a gonio stage is installed on the horizontal fine movement table 9 of the X-ray tomographic imaging apparatus. In the figure, reference numeral 25 denotes a gonio stage, which is set on the horizontal fine movement table 9 and can turn around a turning center axis orthogonal to the rotation axis of the bearing 4.
[0054]
In the gonio stage 25, a mechanism in which either the tilt direction or the tilt direction of the test object 7 is manually (manually) adjusted as needed and tightened by a screw or the like (not shown) may be used. As in the case of the horizontal fine movement table 9 of the adjusting mechanism, the driving force may be transmitted from outside the bearing 4 via the pressure rollers 15 and 16. When the driving source is shared with the horizontal fine movement position adjusting mechanism in this manner, for example, a pressure roller similar to the pressure roller 16 is prepared, and the phase of the pressure roller is shifted by 90 ° with respect to the rotation axis of the bearing 4. Mechanical interference can be prevented.
[0055]
The basic fine movement position adjustment method of the specific part of the test object on the gonio stage 25 is the same as the horizontal fine movement position adjustment method described above with reference to FIG.
However, as described briefly in step 6, when there is an effect on the reconstructed image due to a portion having a high X-ray absorption coefficient near the specific portion, that is, as shown in FIG. If there is a high part, the X-ray irradiation is stopped, the gonio stage 25 is driven to adjust and change the posture of the inspection object 7 (Step S7), and the process returns to Step S3 to irradiate the X-ray again. Then, the processes after step S4 are performed, and the search for the non-destructive specific portion of the inspection object 7 is advanced.
[0056]
In this example, the holding jig 8 on which the test object 7 is placed by the gonio stage 25 as shown in FIG. By tilting or raising the, it is possible to easily specify the part from which projection data is to be acquired while seeing through.
[0057]
Also, if the object is rotated at the stage where the part is specified and the projection object is rotated with the posture tilted or raised to acquire the projection data, the upper and lower end faces of the projected image can be used before the reconstruction calculation near the specific part. It is possible to delete the data from the data, the reconstruction calculation area indicated by the arrow in the figure can be limited, and the quality of the reconstructed internal structure image can be improved.
[0058]
As shown in FIG. 7, a specific portion inside the flat plate-shaped test object in which a plurality of portions having a high X-ray absorption coefficient are arranged is selectively enlarged, and the holding jig 8 is moved around the rotation axis of the bearing 4. When the turning radius r2 at the time of turning is minimized, the rotation axis of 4 is brought close to the X-ray focal point, and the posture of the inspection object 7 that maximizes the magnification is determined. The interior can be inspected in more detail. The rotation radius r2 of the gonio stage 25 can be set to r2 <r1, r0 with respect to the rotation radii r0, r1 shown in FIGS. 6 and 8 depending on the inclination of the stage and the shape of the holding jig 8.
[0059]
It can be easily understood that the present embodiment provides the same effects as those of the embodiment shown in FIGS. 1 to 4 described above.
[0060]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
[0061]
【The invention's effect】
According to the present invention, the object to be inspected can be finely moved in a plane perpendicular to the rotation axis of the rotating base while the X-ray irradiation is continued, and the specific portion inside the object to be inspected is projected image thereof. Can be adjusted so as to be positioned near the rotation axis, so that the image of the reconstructed internal structure data can be prevented from deteriorating.
In addition, while the X-ray irradiation is continued, it is possible to adjust the position of the specific part inside the object to be inspected so that the projected image thereof is located at the center of the two-dimensional detecting means. The time required for the adjustment can be reduced in comparison.
[0062]
Further, according to the present invention, while the X-ray irradiation is continued, the object to be inspected is finely rotated around a turning center axis orthogonal to the rotation axis of the rotating base portion, so that a plurality of objects are provided inside the object to be inspected. Even when parts having high X-ray absorption coefficients are arranged on a straight line, the heights of these parts can be individually separated in the vertical direction to specify the part to be observed of the object to be inspected. The quality of the internal structure data to be obtained can be improved.
[0063]
Further, according to the present invention, when using an air bearing for the bearing of the rotating base, while rotating the rotating base and capturing a projected image, while separating the drive source of the fine movement means from the entire rotating mechanism, Immediately before disconnecting the drive source from the entire rotation mechanism of the rotating base, the coordinate position of the inspection object is held by the holding means, and during the coordinate position adjustment period of the inspection object, the holding operation by the holding means is released. As a result, external force in the radial direction with respect to the rotating shaft is discharged, and the concentricity of the rotating shaft of the rotating base can be maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an embodiment of an X-ray tomographic imaging apparatus according to the present invention, wherein A is a top view and B is a side view.
FIG. 2 is a configuration diagram of an X-ray tomographic imaging apparatus.
FIG. 3 is a schematic view of a main part of the X-ray tomographic imaging apparatus of the present invention as viewed from above.
FIG. 4 is a side view of FIG. 3;
FIG. 5 is a flowchart for explaining an X-ray tomographic imaging apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram for describing the present invention.
FIG. 7 is a diagram for describing the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 ... X-ray tube, 2 ... X-ray two-dimensional detector, 3 ... Rotating base, 3a ... Vertical fine movement mechanism, 4 ... Bearing, 7 ... ..Test object, 9 horizontal fine movement table, 13 motor, 17 clamp mechanism, 25 gonio stage

Claims (5)

X線源と、被検査体の投影像を撮像する二次元検出手段との間に被検査体を載置しX線焦点から前記二次元検出手段の受光面に降ろした垂線に直交する回転軸を持つ回転基台部と、該回転基台部を垂直方向へ位置調整する垂直方向微動機構とを有するX線断層撮像装置において、
前記回転基台部に前記回転軸と直交する平面上の位置調整を行う水平方向微動位置調整機構を有する第1の微動手段を設けたことを特徴とするX線断層撮像装置。
A rotation axis orthogonal to a perpendicular that is placed between the X-ray source and the two-dimensional detection unit that captures a projection image of the inspection object and that is lowered from the X-ray focal point to the light receiving surface of the two-dimensional detection unit In the X-ray tomographic imaging apparatus having a rotating base portion having, and a vertical fine movement mechanism for adjusting the position of the rotating base portion in the vertical direction,
An X-ray tomographic imaging apparatus comprising: a first fine movement unit having a horizontal fine movement position adjustment mechanism for adjusting a position on a plane orthogonal to the rotation axis on the rotation base portion.
X線源と、被検査体の投影像を撮像する二次元検出手段との間に被検査体を載置しX線焦点から前記二次元検出手段の受光面に降ろした垂線に直交する回転軸を持つ回転基台部と、該回転基台部を垂直方向へ位置調整する垂直方向微動機構とを有するX線断層撮像装置において、
前記回転軸と直交する旋回中心軸を持つゴニオステージからなる第2の微動手段を搭載することを特徴とするX線断層撮像装置。
A rotation axis orthogonal to a perpendicular that is placed between the X-ray source and the two-dimensional detection unit that captures a projection image of the inspection object and that is lowered from the X-ray focal point to the light receiving surface of the two-dimensional detection unit In the X-ray tomographic imaging apparatus having a rotating base portion having, and a vertical fine movement mechanism for adjusting the position of the rotating base portion in the vertical direction,
An X-ray tomographic imaging apparatus comprising: a second fine movement unit including a gonio stage having a rotation center axis orthogonal to the rotation axis.
X線源と、被検査体の投影像を撮像する二次元検出手段との間に被検査体を載置しX線焦点から前記二次元検出手段の受光面に降ろした垂線に直交する回転軸を持つ回転基台部と、該回転基台部を垂直方向へ位置調整する垂直方向微動機構とを有するX線断層撮像装置において、
前記回転基台部に前記回転軸と直交する平面上の位置調整を行う水平方向微動位置調整機構を有する第1の微動手段を設け、
且つ、前記回転軸と直交する旋回中心軸を持つゴニオステージからなる第2の微動手段を搭載することを特徴とするX線断層撮像装置。
A rotation axis orthogonal to a perpendicular that is placed between the X-ray source and the two-dimensional detection unit that captures a projection image of the inspection object and that is lowered from the X-ray focal point to the light receiving surface of the two-dimensional detection unit In the X-ray tomographic imaging apparatus having a rotating base portion having, and a vertical fine movement mechanism for adjusting the position of the rotating base portion in the vertical direction,
A first fine movement unit having a horizontal fine movement position adjustment mechanism for performing position adjustment on a plane orthogonal to the rotation axis is provided on the rotation base portion,
An X-ray tomographic imaging apparatus, further comprising a second fine movement unit including a gonio stage having a rotation center axis orthogonal to the rotation axis.
前記請求項1または2または3に記載のX線断層撮像装置において、
前記被検査体の投影像を撮像中には、前記第1及び第2の微動手段の駆動源を前記回転基台部全体から切り離すようにしたことを特徴とするX線断層撮像装置。
The X-ray tomographic imaging apparatus according to claim 1, 2 or 3,
An X-ray tomographic imaging apparatus, wherein a drive source of the first and second fine movement means is separated from the entire rotating base while capturing a projection image of the object to be inspected.
前記請求項4に記載のX線断層撮像装置において、
被検査体座標を保持する保持手段を設け、
前記駆動源を前記回転基台部全体から切り離す直前に前記保持手段により被検査体座標を保持し、
被検査体座標位置調整期間は、前記保持手段による被検査体座標の保持動作を解除するようにしたことを特徴とするX線断層撮像装置。
The X-ray tomographic imaging apparatus according to claim 4,
Providing holding means for holding the inspection object coordinates,
Immediately before disconnecting the drive source from the entire rotating base unit, the holding unit holds the inspection object coordinates,
An X-ray tomographic imaging apparatus, wherein the holding operation of the inspection object coordinates by the holding means is canceled during the inspection object coordinate position adjustment period.
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